中国科学院等离子体物理研究所的科研团队近日在核聚变领域取得重大突破,其研发的EAST装置成功突破格林沃尔德极限,将等离子体密度提升至该极限的1.3倍至1.65倍。这一成果发表于国际权威期刊《科学进展》,标志着人类向可控核聚变能源迈出关键一步。
格林沃尔德极限由科学家格林沃尔德于1988年提出,该理论指出托卡马克装置中的等离子体密度存在无形上限,超过阈值将引发剧烈不稳定现象。这一发现困扰全球核聚变研究三十余年,成为实现清洁能源的重大技术瓶颈。EAST装置此次突破,得益于两项核心技术创新:采用电子回旋共振加热技术维持等离子体稳定,以及通过预充气技术冷却壁面区域。这两项技术形成协同效应,使装置在突破密度极限的同时保持长时间稳定运行。
对比国际同类实验数据,中国科研团队的优势显著。美国DIII-D装置在2024年5月仅达到120%极限密度,且维持时间仅2.2秒。而EAST装置不仅突破幅度更大,运行稳定性也达到国际领先水平。这一成果背后,是中国核聚变研究"三级跳"战略的持续推进:EAST装置此前已创造1亿摄氏度运行1066秒的世界纪录,合肥BEST装置计划2030年实现聚变能发电演示,成都环流三号装置更在2025年达成双亿摄氏度高温突破。三大装置形成技术互补,构建起完整的研发体系。
尽管实验室突破令人振奋,但核聚变商业化仍面临多重挑战。技术层面需解决氚自持循环、第一壁材料、能量导出系统三大难题;经济层面,国际能源署估算首座商业聚变电厂建设成本高昂。不过全球聚变产业正加速发展,2025年7月行业融资规模突破97亿美元,美国能源部计划2030年代中期实现商业化部署。中国科研团队正与ITER国际合作项目保持技术交流,该项目的真空室模块安装进度较原计划推迟四年,全功率运行时间延至2039年。
当前,全球聚变研究已进入关键冲刺期。中国团队在磁约束聚变领域的技术积累,为突破工程化瓶颈奠定坚实基础。随着材料科学、超导技术、人工智能等交叉学科的进步,人类距离实现"人造太阳"的终极目标正越来越近。这场关乎人类能源未来的竞赛,既需要科研人员的持续创新,也离不开国际社会的协同合作。











